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#include "library/convolution/gcd_convolution.hpp"
シグネチャ
template <
typename T,
auto add = default_operator::add<T>,
auto sub = default_operator::sub<T>,
auto mul = default_operator::mul<T>
>
std::vector<T> gcd_convolution(std::vector<T> a, std::vector<T> b)
概要
長さ $N$ の列 $(A_0=0,A_1,\ldots,A_{N-1})$ および $(B_0=0,B_1,\ldots,B_{N-1})$ を添字 gcd で畳み込みます.即ち,長さ $N$ の列 $(C_0,C_1,\ldots,C_{N-1})$ であって,各 $k=0,\ldots,N-1$ に対して以下を満たす列を計算します.
\[C _ k = \sum _ { \gcd (i, j) = k } A _ i \cdot B _ j\]ここで,$A_0=0$ かつ $B_0=0$ であることが要求されます.
以下,この畳み込みを $C=A\ast B$ と表記します.
テンプレート引数
T
: 列の要素の型.add
: 二項演算 (加算).デフォルトでは operator+
が呼ばれるようになっています.sub
: 二項演算 (減算).デフォルトでは operator-
が呼ばれるようになっています.mul
: 二項演算 (乗算).デフォルトでは operator*
が呼ばれるようになっています.返り値
$A\ast B$
制約
時間計算量
$\Theta(N\log\log N)$
#ifndef SUISEN_GCD_CONVOLUTION
#define SUISEN_GCD_CONVOLUTION
#include "library/transform/multiple.hpp"
#include "library/convolution/convolution.hpp"
namespace suisen {
template <
typename T,
auto add = default_operator::add<T>,
auto sub = default_operator::sub<T>,
auto mul = default_operator::mul<T>
>
auto gcd_convolution(std::vector<T> a, std::vector<T> b) {
return convolution::transform_convolution<
T,
multiple_transform::zeta<T, add>,
multiple_transform::mobius<T, sub>,
mul
>(std::move(a), std::move(b));
}
} // namespace suisen
#endif // SUISEN_GCD_CONVOLUTION
#line 1 "library/convolution/gcd_convolution.hpp"
#line 1 "library/transform/multiple.hpp"
#include <vector>
#line 1 "library/util/default_operator.hpp"
namespace suisen {
namespace default_operator {
template <typename T>
auto zero() -> decltype(T { 0 }) { return T { 0 }; }
template <typename T>
auto one() -> decltype(T { 1 }) { return T { 1 }; }
template <typename T>
auto add(const T &x, const T &y) -> decltype(x + y) { return x + y; }
template <typename T>
auto sub(const T &x, const T &y) -> decltype(x - y) { return x - y; }
template <typename T>
auto mul(const T &x, const T &y) -> decltype(x * y) { return x * y; }
template <typename T>
auto div(const T &x, const T &y) -> decltype(x / y) { return x / y; }
template <typename T>
auto mod(const T &x, const T &y) -> decltype(x % y) { return x % y; }
template <typename T>
auto neg(const T &x) -> decltype(-x) { return -x; }
template <typename T>
auto inv(const T &x) -> decltype(one<T>() / x) { return one<T>() / x; }
} // default_operator
namespace default_operator_noref {
template <typename T>
auto zero() -> decltype(T { 0 }) { return T { 0 }; }
template <typename T>
auto one() -> decltype(T { 1 }) { return T { 1 }; }
template <typename T>
auto add(T x, T y) -> decltype(x + y) { return x + y; }
template <typename T>
auto sub(T x, T y) -> decltype(x - y) { return x - y; }
template <typename T>
auto mul(T x, T y) -> decltype(x * y) { return x * y; }
template <typename T>
auto div(T x, T y) -> decltype(x / y) { return x / y; }
template <typename T>
auto mod(T x, T y) -> decltype(x % y) { return x % y; }
template <typename T>
auto neg(T x) -> decltype(-x) { return -x; }
template <typename T>
auto inv(T x) -> decltype(one<T>() / x) { return one<T>() / x; }
} // default_operator
} // namespace suisen
#line 6 "library/transform/multiple.hpp"
namespace suisen::multiple_transform {
// Calculates `g` s.t. g(n) = Sum_{n | m} f(m) inplace.
template <typename T, auto add = default_operator::add<T>>
void zeta(std::vector<T> &f) {
const int n = f.size();
std::vector<char> is_prime(n, true);
auto cum = [&](const int p) {
const int qmax = (n - 1) / p, rmax = qmax * p;
for (int q = qmax, pq = rmax; q >= 1; --q, pq -= p) {
f[q] = add(f[q], f[pq]);
is_prime[pq] = false;
}
};
for (int p = 2; p < n; ++p) if (is_prime[p]) cum(p);
}
// Calculates `f` s.t. g(n) = Sum_{n | m} f(m) inplace.
template <typename T, auto sub = default_operator::sub<T>>
void mobius(std::vector<T> &f) {
const int n = f.size();
std::vector<char> is_prime(n, true);
auto diff = [&](const int p) {
for (int q = 1, pq = p; pq < n; ++q, pq += p) {
f[q] = sub(f[q], f[pq]);
is_prime[pq] = false;
}
};
for (int p = 2; p < n; ++p) if (is_prime[p]) diff(p);
}
} // namespace suisen::multiple_transform
#line 1 "library/convolution/convolution.hpp"
#include <cassert>
#line 6 "library/convolution/convolution.hpp"
#line 8 "library/convolution/convolution.hpp"
namespace suisen {
namespace convolution {
template <typename T, auto transform, auto inv_transform, auto mul = default_operator::mul<T>>
std::vector<T> transform_convolution(std::vector<T> a, std::vector<T> b) {
const std::size_t n = a.size(), m = b.size();
assert(n == m);
transform(a), transform(b);
for (std::size_t i = 0; i < n; ++i) a[i] = mul(a[i], b[i]);
inv_transform(a);
return a;
}
template <typename T, auto transform, auto inv_transform, auto mul = default_operator::mul<T>>
std::vector<T> transform_convolution(std::vector<std::vector<T>> a) {
const std::size_t num = a.size();
assert(num);
const std::size_t n = a[0].size();
for (auto &v : a) {
assert(n == int(v.size()));
transform(v);
}
auto &res = a[0];
for (int i = 1; i < num; ++i) {
for (int j = 0; j < n; ++j) res[j] = mul(res[j], a[i][j]);
}
inv_transform(res);
return res;
}
}
} // namespace suisen
#line 6 "library/convolution/gcd_convolution.hpp"
namespace suisen {
template <
typename T,
auto add = default_operator::add<T>,
auto sub = default_operator::sub<T>,
auto mul = default_operator::mul<T>
>
auto gcd_convolution(std::vector<T> a, std::vector<T> b) {
return convolution::transform_convolution<
T,
multiple_transform::zeta<T, add>,
multiple_transform::mobius<T, sub>,
mul
>(std::move(a), std::move(b));
}
} // namespace suisen